江漢油田礦區(qū)廣華寺組地熱資源評價

江漢油田礦區(qū)廣華寺組地熱資源評價孫彭光;汪新偉;隋少強;毛翔;祁久紅;朱咸濤【摘要】以潛江凹陷廣華寺組熱儲層為研究對象.根據(jù)中石化最新勘探成果和油田勘探開發(fā)過程中積累的大量基礎(chǔ)資料，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造條件，通過精細構(gòu)造解釋，查明研究區(qū)新近系廣華寺組呈現(xiàn)'”南高北低、東高西低\”的特征;運用屬性分析和井震結(jié)合，確定熱儲層以辮狀河沉積砂體為主,其砂巖沉積具有洼陷區(qū)較厚、邊緣凸起區(qū)薄的特點，砂巖含水層具有埋藏較淺、分布面積較廣、熱儲厚度穩(wěn)定的特點.按鉆孔測溫及水分析資料分析結(jié)果，潛江凹陷現(xiàn)今地溫梯度為2.8~3.9C/hm,平均為3.36^/hm.運用熱儲法計算得到的研究區(qū)可采地熱資源量為18.94x106GJ,約合0.67x108t標準煤.【期刊名稱】《重慶科技學院學報(自然科學版)》【年(卷)，期】2019(021)003【總頁數(shù)】5頁(P25-28,37)【關(guān)鍵詞】潛江凹陷;廣華寺組;熱儲層;地熱資源量【作者】孫'彭光;汪新偉;隋少強;毛翔;祁久紅;朱咸濤【作者單位】中國石化集團新星石油公司新能源研究院，鄭州450000;中國石化集團新星石油公司新能源研究院，鄭州450000;中國石化集團新星石油公司新能源研究院，鄭州450000;中國石化集團新星石油公司新能源研究院，鄭州I450000;中國石化江漢油田分公司荊州采油廠，湖北荊州434100;中國石化集團新星石油公司新能源研究院，鄭州450000【正文語種】中文【中圖分類】P314.2合理開發(fā)和利用地熱資源，有助于緩解區(qū)域能源供應(yīng)壓力，有利于保護生態(tài)環(huán)境。對地熱資源的合理開發(fā)，首先需要科學評價地熱儲量及其分布規(guī)律。江漢油田礦區(qū)所屬的江漢盆地潛江凹陷王(場)廣(華)浩(口)斷裂帶，地熱資源豐富［1-3］。本次研究，主要通過分析潛江凹陷廣華寺組熱儲層結(jié)構(gòu)、地熱地質(zhì)特征，獲取砂巖厚度、孔隙度、熱儲溫度等評價參數(shù)，然后運用熱儲法計算評價廣華寺組的地熱資源。1區(qū)域構(gòu)造特征潛江凹陷位于江漢盆地中部，凹陷面積2550km2。其北部以潛北控凹斷層為界，分別與荊門、漢水凹陷及樂鄉(xiāng)關(guān)斷壘、永隆河隆起相鄰；其南部以通?？跀鄬臃纸?，與通?？谕蛊鹣嘟?；東西兩側(cè)分別與岳口低凸起和丫角新溝低凸起相接。新生代以來，潛江凹陷經(jīng)歷了裂陷期、斷陷期、拗陷期等不同的構(gòu)造演化階段［4］，形成了巨厚的碎屑巖沉積。江漢油田礦區(qū)位于江漢盆地潛江凹陷北部的王廣斷裂帶。新近系坳陷期，廣華寺組構(gòu)造相對簡單，整體比較平坦，斷層不發(fā)育。古近紀末期，潛江凹陷整體進入斷拗轉(zhuǎn)化期，凹陷北部控凹邊界斷層基本停止活動，在凹陷內(nèi)部沉積層中發(fā)育了大量淺層斷層，使凹陷內(nèi)部的沉降中心發(fā)生分散，斷陷鼎盛時期凸洼相間的構(gòu)造格局被破壞，地勢相對平坦。2礦區(qū)的地熱地質(zhì)特征江漢盆地潛江凹陷在第三系基底上發(fā)育了巨厚的新生界沉積，凹陷內(nèi)砂巖熱儲分布廣泛，新溝嘴組(Ex)、荊沙組(Ej)、潛江組(Eq)、荊河鎮(zhèn)組(Ejh)和廣華寺組(Ng)的砂巖熱儲，都賦存豐富的熱鹵水資源。鹽湖盆地深層地下熱水礦化度高，受斷層切割的斷塊限制，熱水徑流范圍小、產(chǎn)水量小，地熱開發(fā)利用存在諸多不利因素。本次研究，主要對埋藏淺、水量大、礦化度低的新近系廣華寺組的地熱資源進行精細評價。2.1廣華寺組的熱儲特征根據(jù)精細構(gòu)造解釋，新近系廣華寺組在三維地震工區(qū)范圍內(nèi)構(gòu)造形態(tài)上呈現(xiàn)東西兩個局部高點，油田礦區(qū)位于兩個局部高點中間的構(gòu)造低洼帶，容易獲得東西兩側(cè)地下熱水的徑流補給。新近系廣華寺組是盆地坳陷期發(fā)育的一套河流相-洪泛平原相碎屑巖沉積地層，巖性是以灰黃色為主體的成巖度較差的雜色黏土巖、砂巖和砂礫巖互層。儲層上部和下部巖石顆粒較細，中部顆粒較粗，發(fā)育平行層理、槽狀交錯層理等；河道主體砂體、河道邊緣砂體是地下熱水主要儲集層。廣華寺組沉積厚度500~900m,埋深100-1000m。依據(jù)巖心、錄井、測井、地震資料，根據(jù)基準面沉積旋回，將廣華寺組劃分為廣三段、廣二段和廣一段。廣二段埋深在450-900m,主要發(fā)育4套河道砂體，砂體有效厚度在150-200m(見圖1)；多為高孔高滲儲層，孔隙度為24.9%-43.8%，滲透率為(295-21050)x10-3pm2o廣二段砂體埋藏淺、孔滲性好、有效蓋層厚，是理想的熱儲層。廣三段以曲流河沉積為主，泛濫平原相泥巖發(fā)育，砂體分布連續(xù)性差，不能成為有效熱儲層。圖1電訊熱1井地層綜合柱狀圖在礦區(qū)范圍內(nèi)，開展廣華寺組精細地層對比。廣二段砂巖發(fā)育層厚度在150m以上，廣三段砂巖層厚在30m左右。根據(jù)研究區(qū)的鉆探、物探資料及礦區(qū)內(nèi)的42口地熱井和油井測井數(shù)據(jù)，對比分析廣華寺組砂巖，建立了研究區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型和廣華寺組的巖性剖面。根據(jù)礦區(qū)常規(guī)地震屬性分析，利用地震譜分解及吸收系數(shù)計算技術(shù)，開展疊后砂泥巖薄儲層流體識別研究。瞬時譜時頻分析表明，運用匹配追蹤算法分辨率精度更高，在水井井點處含水砂巖儲層位于波谷中，高頻衰減-低頻增加現(xiàn)象突出。在聯(lián)絡(luò)測線原始地震和衰減梯（高頻和低頻）疊加圖中可以看出，廣二段底部含水砂巖儲層物性好、富水性強，熱儲層具有埋藏淺、分布面積較廣、熱儲厚度穩(wěn)定的特點（見圖2）。圖2聯(lián)絡(luò)測線858原始地震和衰減梯（高頻）疊后流體識別圖運用地震沉積演化方法，可以得出廣華寺組的物源來自西北方向的荊門凹陷和漢水凹陷，向東南發(fā)育辮狀河道砂巖沉積。廣華寺組砂體受構(gòu)造和沉積控制明顯，從殘留地層厚度來看，東部的王場高陡構(gòu)造控制了砂體沉積。通過頻譜分解與吸收衰減屬性分析，優(yōu)選出5種儲層敏感參數(shù)（高頻衰減梯度、低頻衰減梯度、瞬時峰值振幅、振幅差值、振幅衰減截距），能較好地刻畫儲層平面展布特征，各種屬性指示的多個潛力目標均較一致，獲得的含水情況與工區(qū)東部實鉆地熱井情況吻合。廣華寺組砂體受古地貌及凸起區(qū)與凹陷區(qū)差異的影響，洼陷區(qū)砂巖沉積較厚，表現(xiàn)為振幅較強；邊緣凸起區(qū)較薄，表現(xiàn)為振幅較弱。2.2地溫場特征利用江漢盆地油氣勘探過程中取得的地層測試、試油測溫等數(shù)據(jù)，計算各測溫井點地溫梯度。江漢盆地區(qū)域熱流值在41.9-66.4MWm2，平均值為53.2MWm2,略低于我國大陸地區(qū)的平均地熱流（61MWm2）［5］。潛江凹陷的地溫梯度在2.8-3.9°Chm，平均為3.36°Chm,其地溫場具有垂向分帶、平面分區(qū)的特征。礦區(qū)內(nèi)的新溝嘴組和潛江組是由1000m以上厚度的鹽巖、膏巖、軟泥巖等含鹽巖石組成的地層。巖石導熱率較高，使得地層地溫梯度會發(fā)生較大的變化。礦區(qū)內(nèi)的鹽構(gòu)造是導致區(qū)域高地溫異常的重要因素。新生代粗屑砂層和泥巖交互疊置的沉積構(gòu)造，為地下熱水的儲集和積熱保溫提供了良好的地質(zhì)環(huán)境。江漢盆地的恒溫帶深度為26m,溫度是21°C。由此估算，廣華寺組主力層廣二段的溫度為35^左右。2.3地下水特征根據(jù)測試數(shù)據(jù)，新近系廣三段地熱水屬于Cl-Ca型地下熱水，其礦化度為2.1-2.4gL,pH為6.8~7.4；廣二段地熱水屬于SO4-Na型，其礦化度為0.7~1.0gL,pH為8.0~8.2，屬中性偏弱堿性水。廣二段的地層流體礦化度明顯低于廣三段，說明廣二段儲層可能存在江漢平原西北部山區(qū)的地下水徑流補給和大氣水滲入;廣三段可能受斷裂系統(tǒng)影響，溝通了下部潛江組地層，以盆地沉積埋藏水為主，存在少量地上徑流或大氣水滲入。江漢盆地北部有大洪山，古長江與漢江水系貫穿整個江漢盆地，地表有長湖和洪湖。綜合分析認為，廣華寺組地下水補給來自3個方面：北部大洪山區(qū)的大氣降水、古長江與漢江水系通道和地表湖泊徑流。2.4蓋層特彳正研究區(qū)的蓋層主要為第四系松散沉積物。新近系熱儲層之上的第四系地層，巖性多為黏性土和砂性土，結(jié)構(gòu)松散，孔隙度大，密度小，導熱性能差，是理想的蓋層。3地熱資源量計算根據(jù)《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》(GBT11615-2010),采用地熱資源量計算方法中的熱儲法(Volumtricmethod)計算熱儲中存儲的熱量，估算地熱田資源潛力［6-8］。3.1地熱儲量熱儲體積法計算公式：(1)式中：QR——地熱資源總量，J；A 計算區(qū)熱儲面積，m2;H 熱儲厚度，m；Tr——熱儲溫度,C;Tj 基準溫度,C;熱儲巖石和水的平均比熱，J(kg?°C);礦區(qū)熱儲面積(A)取值49.87km2，廣華寺組的熱儲厚度(H)取值117m。根據(jù)多年的地溫監(jiān)測資料確定，江漢礦區(qū)恒溫帶深度為25m，基準溫度(Tj)取值14.9°C,廣華寺組熱儲水溫(Tr)為331左右。平均比熱容的計算公式：(2)式中：pc 熱儲層巖石的密度，kgm3;pw 熱儲層水的密度，kgm3;Cc——熱儲層巖石的比熱容，J(kg?C);Cw——熱儲層水的比熱容，J(kg?C);中——熱儲層平均孔隙度，％。新近系砂巖的密度(pc)取值為2600kgm3，地熱水的密度(pw)取值為972.7kgm3;砂巖的比熱容(Cc)取值為878J(kg-C);地熱水的比熱容(Cw)取值為4185.4J(kg-C),廣華寺組砂巖平均孔隙度(中)取值為36.5%。計算結(jié)果，潛江凹陷廣華寺組地熱儲量為75.77x106GJ,約合2.68x108t標準煤，地熱資源開發(fā)潛力巨大。3.2可開采量地熱資源可開采量的計算公式：Q可采=RE?QR(3)式中：?？刹梢灰豢苫厥盏責豳Y源量(從井口得到的熱量)，J;RE——熱能回收率，％。按《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》(GBT11615-2010),對于大型沉積盆地的新生界砂巖，當孔隙度大于20%時，地熱資源回收率(RE)取值為25%。計算結(jié)果，潛江凹陷廣華寺組的地熱資源可開采量為18.94x106GJ,約合0.67x108t標準煤。4結(jié)語潛江凹陷廣華寺組熱儲層，以辮狀河沉積砂體為主。受古地貌影響，廣華寺組砂巖沉積具有洼陷區(qū)較厚、邊緣凸起區(qū)較薄的特點。王場高陡背斜構(gòu)造附近的熱儲地溫梯度較高，低洼區(qū)地溫梯度較低。利用三維地質(zhì)模型刻畫廣華寺組辮狀河砂體儲層，運用熱儲法計算地熱儲量，得到礦區(qū)廣華寺組地熱資源量為75.77x106GJ,相當于2.68x108t標準煤；可采地熱資源量為18.94x106GJ,相當于0.67x108t標準煤。參考文獻【相關(guān)文獻】袁玉松，朱傳慶，胡圣標.江漢盆地熱流史、沉積構(gòu)造演化與熱事件[J].地球物理學進展，2007,22(3):934-939.李偉，葉疆，廖媛，等.江漢平原地熱資源評價的初步研究[J].資源環(huán)境與工程，2016,30(6):883-894.盧國明，陳鳳玲，劉俊.江漢鹽湖盆地沉積特征[J].中國礦業(yè)，2007,16(4):102-104.劉云生，王延斌.江漢盆地的構(gòu)造-地質(zhì)結(jié)構(gòu)樣式分析[J].石油天然氣學報，2008,30(1